- •О книге
- •Предисловие
- •Введение - Л. Б. Богоявленская
- •Краткий очерк истории микробиологии - Л. Б. Богоявленская
- •Часть I. Общая микробиология
- •Глава 1. Микробиологическая лаборатория - Л. Б. Богоявленская
- •Правила поведения и работы в микробиологической лаборатории
- •Методы микробиологического исследования
- •Контрольные вопросы
- •Глава 2. Микроскоп и микроскопические методы исследования - М. Я. Корн
- •Фазово-контрастная микроскопия
- •Темнопольная микроскопия
- •Люминесцентная (флюоресцентная) микроскопия
- •Электронная микроскопия
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3. Основы классификации и морфология микроорганизмов - О. Б. Орлеанская
- •Бактерии
- •Строение бактериальной клетки
- •Микоплазмы
- •Спирохеты
- •Риккетсии
- •Вирусы
- •Контрольные вопросы
- •Изучение морфологии микроорганизмов
- •Техника приготовления мазка
- •Высушивание мазка
- •Фиксация мазка
- •Окраска препаратов
- •Рецепты красителей
- •Простой метод окраски
- •Сложные методы окраски
- •Прижизненная окраска микроорганизмов
- •Изучение подвижности микроорганизмов
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Глава 4. Физиология микроорганизмов
- •Химический состав бактерий
- •Питание бактерий
- •Ферменты и их роль в обмене веществ
- •Дыхание бактерий
- •Пигменты микроорганизмов
- •Светящиеся и ароматообразующие микроорганизмы
- •Рост и размножение бактерий
- •Контрольные вопросы
- •Глава 5. Влияние факторов окружающей среды на микроорганизмы - Н. А. Бельская
- •Физические факторы
- •Химические факторы
- •Биологические факторы
- •Контрольные вопросы
- •Стерилизация
- •Физические способы
- •Сухожаровая стерилизация
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Стерилизация кипячением
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Контрольные вопросы
- •Стерилизация ультрафиолетовым облучением
- •Контрольные вопросы
- •Механическая стерилизация при помощи бактериальных фильтров
- •Контрольные вопросы
- •Химические способы
- •Биологическая стерилизация
- •Контрольные вопросы
- •Дезинфекция
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Глава 6. Распространение микроорганизмов в природе - Л. Б. Богоявленская
- •Микрофлора почвы
- •Микрофлора воды
- •Микрофлора воздуха
- •Микрофлора организма человека
- •Контрольные вопросы
- •Глава 7. Питательные среды и микробиологическое исследование - Г. И. Кац
- •Питательные среды
- •Требования, предъявляемые к средам
- •Классификация сред
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Приготовление сред
- •Рецепты приготовления простых (основных) сред и изотонического раствора натрия хлорида
- •Рецепты приготовления сложных сред
- •Сухие среды
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Методы посевов
- •Контрольные вопросы
- •Методы культивирования
- •Методы выделения чистых культур микроорганизмов
- •Изучение выделенных культур
- •Культуральные свойства
- •Морфологические свойства
- •Ферментативная активность
- •Сохранение культур
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Глава 8. Фаги - Г. И. Кац
- •Свойства фагов
- •Контрольные вопросы
- •Методы изучения вирулентных фагов
- •Подготовка материала
- •Качественные методы
- •Количественные методы
- •Методы выделения фагов
- •Практическое применение фагов
- •Препараты фагов
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Глава 9. Антибиотики. Химиопрофилактика и химиотерапия
- •Общая характеристика - Н. А. Бельская
- •Контрольные вопросы
- •Чувствительность микроорганизмов к антибиотикам - Н. А. Бельская
- •Методы определения
- •Методика работы с оптическим стандартом мутности
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Химиопрофилактика и химиотерапия
- •Глава 10. Генетика микроорганизмов - Ф. К. Черкес
- •Фенотипическая изменчивость (модификация)
- •Генотипическая (наследуемая) изменчивость
- •Плазмиды
- •Практическое значение изменчивости
- •Контрольные вопросы
- •Глава 11. Учение об инфекции - Ф. К. Черкес
- •Патогенность и вирулентность микроорганизмов
- •Роль макроорганизма в инфекционном процессе
- •Влияние окружающей среды на возникновение и развитие инфекционного процесса
- •Механизм передачи инфекции
- •Формы инфекционного процесса
- •Динамика развития инфекционного заболевания
- •Контрольные вопросы
- •Биологические методы исследования
- •Виды лабораторных животных
- •Содержание лабораторных животных
- •Отбор животных и подготовка их к опыту
- •Экспериментальное заражение животных
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Способы заражения
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Вскрытие и микробиологическое исследование погибших животных
- •Контрольные вопросы
- •Техника взятия крови у животных
- •Обработка и выделение составных частей крови
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Глава 12. Учение об иммунитете. Реакции иммунитета. Иммунопрофилактика и иммунотерапия инфекционных болезней - Л. Б. Богоявленская, Г. И. Кац
- •Наследственный (видовой) иммунитет
- •Приобретенный иммунитет
- •Неспецифические факторы защиты организма
- •Клеточные факторы неспецифической защиты
- •Фагоцитоз
- •Клеточная реактивность
- •Контрольные вопросы
- •Гуморальные факторы неспецифической защиты
- •Контрольные вопросы
- •Специфические факторы защиты организма (иммунитет)
- •Антигены
- •Контрольные вопросы
- •Антитела
- •Контрольные вопросы
- •Клеточные механизмы иммунного ответа
- •Контрольные вопросы
- •Серологические реакции
- •Реакция агглютинации
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Реакция гемагглютинации
- •Реакция торможения гемагглютинации
- •Реакция непрямой гемагглютинации
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Реакция преципитации
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Реакция лизиса (иммунный цитолиз)
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Реакция связывания комплемента
- •Подготовка ингредиентов
- •Проведение основного опыта
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Peaкция иммунофлюоресценции
- •Опсонофагоцитарная реакция
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Реакции иммунитета in vivo (кожаные пробы)
- •Контрольные вопросы
- •Иммунопрофилактика и иммунотерапия инфекционных болезней
- •Контрольные вопросы
- •Глава 13. Аллергия - Л. Б. Богоявленская
- •Реакции гиперчувствительности немедленного типа
- •Реакции гиперчувствительности замедленного типа
- •Контрольные вопросы
- •Часть II. Частная микробиология
- •Патогенные кокки - Ф. К. Черкес
- •Глава 14. Стафилококки
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Глава 15. Стрептококки
- •Streptococcus pyogenes (гемолитический)
- •Микробиологическое исследование
- •Streptococcus pneumoniae (пневмококк)
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Глава 16. Менингококки
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Глава 17. Гонококки
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Семейство кишечных бактерий
- •Глава 18. Эшерихии - Л. Б. Богоявленская, Ф. К. Черкес
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Глава 19. Сальмонеллы - Л. Б. Богоявленская, Ф. К. Черкес
- •Брюшной тиф, паратифы А и В
- •Пищевые токсикоинфекции
- •Внутрибольничная сальмонеллезная инфекция
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Глава 20. Шигеллы - Ф. К. Черкес
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Условно-патогенные бактерии - Л. Б. Богоявленская
- •Глава 21. Клебсиеллы
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Глава 22. Протей
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Глава 23. Иерсинии энтероколитика
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Возбудители особо опасных инфекций - Ф. К. Черкес
- •Глава 25. Возбудители холеры
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Глава 26. Возбудитель чумы
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Глава 27. Возбудитель псевдотуберкулеза
- •Микробиологическое исследование
- •Глава 28. Возбудитель туляремии
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Глава 29. Возбудители бруцеллеза
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Глава 30. Возбудитель сибирской язвы
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Глава 31. Возбудители коклюша и паракоклюша
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Глава 33. Возбудители туберкулеза
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Патогенные анаэробы - Ф. К. Черкес
- •Контрольные вопросы
- •Глава 34. Возбудитель столбняка
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Глава 35. Возбудители газовой гангрены
- •Clostridium perfringens
- •Clostridium novyi
- •Clostridium septicum
- •Clostridium histolyticum
- •Clostridium sordellii
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Глава 36. Возбудитель ботулизма
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Патогенные спирохеты - Ф. К. Черкес
- •Глава 37. Возбудитель сифилиса
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Глава 38. Возбудители возвратного тифа
- •Эпидемический возвратный тиф
- •Контрольные вопросы
- •Эндемический возвратный тиф
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Глава 39. Спирохеты Венсана
- •Глава 40. Возбудители лептоспирозов
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Риккетсии - Ф. К. Черкес
- •Глава 41. Возбудители сыпного тифа
- •Сыпной тиф
- •Болезнь Брилла
- •Контрольные вопросы
- •Эндемический блошиный тиф
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Глава 42. Возбудитель Ку-лихорадки
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Вирусы
- •Вирусологическая диагностика
- •Контрольные вопросы
- •Глава 44. Возбудитель бешенства
- •Вирусологическая диагностика
- •Контрольные вопросы
- •Глава 45. Возбудители полиомиелита
- •Вирусы полиомиелита
- •Вирусологическая диагностика
- •Вирусы Коксаки
- •Вирусологическая диагностика
- •Вирусы ECHO
- •Вирусологическая диагностика
- •Контрольные вопросы
- •Вирусологическая диагностика
- •Контрольные вопросы
- •Вирус гепатита А
- •Вирус гепатита В
- •Вирусологическая диагностика
- •Контрольные вопросы
- •Онкогенные вирусы
- •Часть III. Санитарная микробиология
- •Санитарно-бактериологическое исследование воды - Ф. К. Черкес
- •Определение общего числа бактерий
- •Определение БГКП
- •Выявление свежего фекального загрязнения
- •Санитарно-бактериологическое исследование почвы - Н. А. Бельская
- •Контрольные вопросы
- •Задания
- •Санитарно-бактериологическое исследование воздуха - Ф. К. Черкес
- •Методы отбора проб воздуха
- •Контрольные вопросы
- •Задача
- •Задание
- •Санитарно-бактериологическое исследование молока и молочных продуктов Ф. К. Черкес, Н. А. Бельская
- •Определение общего числа бактерий
- •Определение БГКП
- •Санитарно-бактериологическое исследование крема и изделий из крема - Ф. К. Черкес
- •Определение титра кишечной палочки
- •Выявление коагулазоположительных стафилококков
- •Контрольные вопросы
- •Санитарно-бактериологическое исследование колбасных и мясных продуктов промышленного производства - Ф. К. Черкес
- •Определение количества микробов в 1 г продукта
- •Определение БГКП в 1 г продукта
- •Выявление сальмонелл
- •Определение протея
- •Санитарно-бактериологическое исследование баночных консервов - Ф. К. Черкес
- •Контрольные вопросы
- •Санитарно-бактериологическое исследование смывов - Ф. К. Черкес
- •Исследование на БГКП
- •Выявление S. aureus
- •Определение общего числа бактерий
- •Контрольные вопросы
- •Задания
- •Санитарно-бактериологическое исследование перевязочного и хирургического материала на стерильность - Ф. К. Черкес
- •Контрольные вопросы
- •Санитарно-бактериологическое исследование безалкогольных напитков - Ф. К. Черкес
- •Краткий словарь микробиологических терминов - Г. И. Кац
локализованы на цитоплазматической мембране и обладают специфичностью. Каждая пермеаза адсорбирует соответствующее питательное вещество на наружной стороне цитоплазматической мембраны, вступает с ним во временную связь и диффундирует комплексно через мембрану, отдавая на внутренней стороне ее транспортируемое вещество в цитоплазму. Этот процесс совершается без использования энергии, так как перемещение веществ происходит от более высокой концентрации к более низкой.
3.Активный транспорт питательных веществ осуществляется также с помощью пермеаз, но этот процесс требует затраты энергии. В этом случае питательное вещество может проникнуть в клетку, если концентрация его в клетке значительно превышает концентрацию в среде.
4.В ряде случаев транспортируемое вещество может подвергаться химической модификации, и такой способ переноса веществ получил название переноса радикалов или транслокации химических групп. По механизму передачи транспортируемого вещества этот процесс сходен с активным транспортом.
Выход веществ из микробной клетки осуществляется или в виде пассивной диффузии, или в процессе облегченной диффузии с участием пермеаз.
Ферменты и их роль в обмене веществ
Ферменты - это вещества белковой природы, вырабатываемые живой клеткой. Они являются биологическими катализаторами и играют важную роль в обмене веществ микроорганизмов.
По химическому строению, свойствам и механизму действия ферменты микробов сходны с ферментами,образующимися вклетках и тканях животных и растений. Ферменты микробной клетки локализуются в основном в цитоплазме, некоторые содержатся в ядре и клеточной оболочке. Микроорганизмы могут синтезировать самые разнообразные ферменты, относящиеся к шести известным классам: оксиредуктазы, трансферазы,
гидролазы, лиазы, изомеразы, лигазы.
Характерным свойством ферментов является специфичность действия, т. е. каждый фермент реагирует с определенным химическим соединением или катализирует одну или несколько близких химических реакций. Например, фермент лактаза расщепляет лактозу, мальтаза - мальтозу.
Активность ферментов зависит от температуры среды, рН и других факторов.Длямногих патогенных микроорганизмовоптимальноезначениерН 7,2-7,4, а оптимальная температура находится в пределах 37-50° С.
Ферменты микроорганизмов классифицируются на экзоферменты и эндоферменты. Экзоферменты, выделяясь во внешнюю среду, расщепляют
макромолекулы питательных веществ до более простых соединений, которые могут быть усвоены микробной клеткой. Так, к экзоферментам относят гидролазы,вызывающиегидролизбелков,жиров,углеводов.Врезультатеэтих реакций белки расщепляются на аминокислоты и пептоны, жиры - на жирные кислоты и глицерин, углеводы (полисахариды)- на дисахариды и моносахариды. Распад белков вызывают ферменты протеазы, жиров - липазы, углеводов - карбогидразы. Эндоферменты участвуют в реакциях обмена веществ, происходящих внутри клетки.
У микроорганизмов различают также конститутивные и индуктивные ферменты. Конститутивные ферменты постоянно находятся в микробной клетке независимо от условий существования. Это в основном ферменты клеточного обмена: протеазы, липазы, карбогидразы и др. Индуктивные (адаптивные) ферменты синтезируются в клетке только под влиянием соответствующего субстрата, находящегося в питательной среде, и когда микроорганизм вынужден его усваивать. Например, если бактерии, не вырабатывающие в обычных условиях фермента амилазы, расщепляющей крахмал, засеять на питательную среду, где единственным источником углерода служит крахмал, то они начинают синтезировать этот фермент. Таким образом, индуктивные ферменты позволяют микробной клетке приспособиться к изменившимся условиям существования.
Наряду с ферментами обмена многие патогенные бактерии вырабатывают также ферменты агрессии, которые служат для преодоления естественных защитных барьеров макроорганизма и являются факторами патогенности. К таким ферментам относятся гиалуронидаза, дезоксирибонуклеаза, лецитовителлаза и др. Например, гиалуронидаза расщепляет межклеточное вещество соединительной ткани (гиалуроновую кислоту) и тем самым способствует распространению возбудителя в макроорганизме.
Выделение микроорганизмами различных ферментов определяет их биохимические свойства. Ферментный состав любого микроорганизма является достаточно постоянным признаком, а различные виды микроорганизмов довольно четко различаются по набору ферментов. Поэтому изучение ферментативного состава имеет важное значение для дифференциации и идентификации различных микроорганизмов.
Практическое использование микробных ферментов. Издавна человек использовал ферментативную активность дрожжей в пивоварении и виноделии. Применение ферментов в пищевой промышленности позволяет значительно интенсифицировать технологический процесс, повысить выход и улучшить качество готовой продукции. Ферменты, выделенные из определенных видов микроскопических грибов, используются в процессе изготовления пшеничного теста, что позволяет увеличить объем, пористость выпеченного хлеба, улучшить его свежесть, аромат, вкус. Ферментные препараты некоторых микроорганизмов применяют для ускорения процессов выделения соков из плодов и ягод.
С целью получения высококачественных кормов для сельскохозяйственных животных процессы микробного синтеза используются при силосовании зеленых трав; благодаря ферментативной активности дрожжей, размножающихся на отходах нефти (парафинах), получают белкововитаминные концентраты, которые являются ценным питательным веществом - их добавляют к грубым кормам для животных.
Ферменты позволяют некоторым микроорганизмам усваивать метан, и эти виды бактерий используют для борьбы с метаном в шахтах. Известно, что ферменты бактерий (в частности, сенной палочки) широко применяются в качестве биодобавок к стиральному порошку "Ока" и стиральной пасте "Био". Эти препараты удаляют белковые загрязнения, так как ферменты расщепляют белки до водорастворимых веществ, легко смываемых при стирке.
В медицинской промышленности с помощью ферментов микроорганизмов получают витамины, гормоны, алкалоиды.
Дыхание бактерий
Дыхание (или биологическое окисление) микроорганизмов представляет собой совокупность биохимических процессов, в результате которых освобождается энергия, необходимая для жизнедеятельности микробных клеток.
Все физиологические процессы, такие как движение, рост и размножение, образование спор и капсул, выработка токсинов, могут осуществляться при постоянном притоке энергии. Микроорганизмы добывают энергию за счет окисления различных химических соединений: углеводов (чаще глюкозы), спиртов, органических кислот, жиров и т. д. Сущность окисления состоит в том, что окисляемое вещество отдает электроны, а восстанавливаемое получает их.
По типу дыхания все микроорганизмыразделяются на облигатные (строгие) аэробы, облигатные анаэробы и факультативные (необязательные) анаэробы.
Облигатные аэробы (микобактерии туберкулеза и др.) живут и развиваются при свободном доступе кислорода, т. е. реакции окисления осуществляются у них при участии молекулярного кислорода с высвобождением большого количества энергии. Примером может служить окисление глюкозы в аэробных условиях:
С6Н12О6 + 6О2 → 6СО2 + 6Н2О + 2882,6 кД(688,5 ккал)
Существуют и микроаэрофилы, которые нуждаются в малых количествах кислорода (некоторые лептоспиры, бруцеллы).
Облигатные анаэробы (клостридии столбняка, ботулизма и др.) способны жить и размножаться только в отсутствие свободного кислорода воздуха. Дыхание у анаэробов происходит путем ферментации субстрата с образованием небольшого количества энергии. Так, при анаэробном разложении 1 моль глюкозы энергии выделяется значительно меньше, чем при аэробном дыхании:
С6Н12О6 → 2С2Н5ОН+ 2СО2 + 130,6 кД (31,2 ккал)
Наличие свободного кислорода для облигатных анаэробов является губительным. Это связано с тем, что в присутствии кислорода конечным продуктом окисления органических соединений оказывается перекись водорода. А поскольку анаэробы не обладают способностью продуцировать фермент каталазу, расщепляющую перекись водорода, то она накапливается и оказывает токсическое действие на бактерии.
Факультативные анаэробы могут размножаться как при наличии молекулярного кислорода, так и при отсутствии его. К ним относят большинство патогенных и сапрофитных бактерий.
Процессы разложения органических веществ в бескислородных условиях, сопровождающиеся выделением энергии, называют также брожением. В зависимости от участия определенных микроорганизмов и конечных продуктов расщепления углеводов различают несколько типов брожения: спиртовое, осуществляемое дрожжами; молочно-кислое, вызываемое молочно-кислыми бактериями; масляно-кислое, обусловленное маслянокислыми бактериями и др.
Выделение тепла при дыхании микроорганизмов можно наблюдать при выращивании культур в сосудах, защищенных от потери тепла, - температура питательной среды будет постепенно повышаться. С выделением избыточного тепла при дыхании некоторых микроорганизмов связаны процессы самовозгорания торфа, навоза, влажного сена и хлопка.
Биохимические механизмы дыхания более подробно изложены в учебниках биологической химии.
Пигменты микроорганизмов
Некоторые микроорганизмы (бактерии, грибы) в процессе обмена веществ образуют красящие вещества - пигменты. По химическому составу и свойствам пигменты неоднородны. Они подразделяются на растворимые в воде (синий пигмент - пиоцианин, выделяемый синегнойной палочкой); растворимые в спирте и нерастворимые в воде (красный пигмент - продигиозан, выделяемый чудесной палочкой); нерастворимые ни в воде, ни в спирте (черные и бурые пигменты дрожжей и плесеней).